JP2020075268A - 連続鋳造用注湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】浸漬ノズルやスライディングゲートの寿命を短縮することなく、浸漬ノズル内を流下する溶湯流に旋回流を付与することのできる、連続鋳造用注湯装置を提供する。【解決手段】連続鋳造用注湯装置のスライディングゲート１は、それぞれのプレート２における流路孔６の流路軸線方向と摺動面垂直下流方向との間の流路軸線傾斜角度αが５°以上７５°以下であり、摺動面流路軸線方向が、プレート相互間で相違し、下流に行くに従って時計回り方向あるいは反時計回り方向に変化することで、溶鋼の旋回流を形成する。浸漬ノズル１１は、浸漬ノズル中心軸に対し点対称となるように底部近傍に開孔させた対向する２つの吐出孔１３を有し、これらの吐出孔１３の一方の側壁を浸漬ノズル内壁に沿う旋回流の旋回接線方向に倣って開孔してなる。鋳型内に不均等な流動が生じ難く、注湯装置の寿命を短縮することがない。【選択図】図１

Description

本発明は、連続鋳造用注湯装置に関するものである。

溶融金属、例えば溶鋼の連続鋳造においては、取鍋内に収容された溶鋼がタンディッシュに移注され、さらにタンディッシュから鋳型内に注入される。タンディッシュ底部にはスライディングゲートなどの流量調整機構が設けられ、スライディングゲートの下流側に有底の浸漬ノズルが設けられ、浸漬ノズルの下端付近側部に、溶鋼を鋳型内に吐出する吐出孔が２孔設けられている。吐出孔は通常、鋳型の幅方向（鋳片の幅方向）両側に向けて設けられる。吐出孔の中心軸は、浸漬ノズルの中心軸と交差している。

浸漬ノズルにおいて、吐出孔は鋳型の幅方向中央に設けられ、２孔の吐出孔は同じ形状であり、２孔の吐出孔それぞれから吐出する吐出流量は同一としている。ところが、連続鋳造中において、浸漬ノズル内の下降流が不安定に揺らぐ影響を受けて、２つの吐出孔からの吐出流が不均一になりやすく、吐出角度の変動によって生じる鋳型内流動の自励振動的な変動が助長されることが知られている（非特許文献１）。このような、鋳型内流動の自励振動的な吐出流量の変動を、以下「片流れ」と呼ぶ。なお、吐出孔の壁に非金属介在物が付着し、付着状況が２孔の吐出孔でアンバランスとなったときにも、２孔の吐出流量がアンバランスとなるが、本発明では、このように非金属介在物が付着堆積した場合に生じる偏流は対象から除外している。

鋳型内の片流れ（浸漬ノズル左右での不均等流れ）が生じる結果、浸漬ノズルの吐出流が強い側では湯面上の潤滑保温材であるモールドパウダーを鋳型内へ巻き込み、モールドパウダー欠陥の原因となる。これは、吐出流が強い側では、吐出孔からの高速上向き反転流による湯面の波立ちが助長されるためであり、一方、吐出流の弱い側では鋳型内流動の停滞によるよどみ現象が生じやすい。

これら鋳型内流動の不均等（片流れ）に起因する鋳片表面疵の低減には、旋回流ノズルの適用が有効であると期待されている（例えば非特許文献１、非特許文献２）。浸漬ノズル内を流下する溶鋼に旋回流を付与すると、対向する２つの吐出孔を有する２孔ノズルの場合には、遠心力により２つの吐出孔に溶鋼が強制的に分配されて吐出するので、２つの吐出孔からの吐出流量や吐出速度の変動が小さくなって吐出孔からの吐出流の状態が安定し、鋳型内に不均等な流動（片流れ）が生じ難くなり、鋳型内流動の自励振動的片流れが抑制され、湯面の波立ちや流動の停滞が防止できると考えられる。

特許文献１には、タンディッシュから鋳型への注入過程にある中間ノズルの形状を工夫し浸漬ノズル内に旋回流を付与する方法が開示されているが、この方法は旋回を付与する機構の形状が複雑で製造が困難である。あるいは、特許文献２には、タンディッシュから鋳型への注入に用いられる浸漬ノズル内部に旋回付与機構（羽根）を設ける方法が開示されているが、この方法は浸漬ノズル内の旋回付与機構およびその周囲が非金属介在物によって閉塞しやすいことが問題であった。さらに、特許文献３には、スライディングゲートの流路に切り欠きを設けて溶鋼を旋回させる方法が開示されているが、この方法は壁面近傍の流れに限定的に旋回を付与するもので得られる旋回が弱いことや溝や切り欠きが溶損して旋回付与効果が維持できない。

特許文献４においては、ノズル内部に捩り板型旋回羽根を設置した旋回流ノズルにおいて、旋回羽根捩りピッチＰｃ、旋回羽根捩り角θ、旋回羽根の外径、旋回羽根の厚みを所定の範囲に規定した上で、旋回羽根下端と吐出孔との間において内径を絞り、タンディッシュと鋳型間の必要ヘッド予測値Ｈを所定の範囲内におさめた旋回流ノズルを使用して連続鋳造する方法が開示されている。

通常の浸漬ノズルにおいては、前述のように、浸漬ノズルの下端付近側部に、溶鋼を鋳型内に吐出する吐出孔が２孔設けられており、吐出孔の中心軸は、浸漬ノズルの中心軸と交差している。特許文献４では、このような通常の吐出孔を有する浸漬ノズルを用いて旋回流を形成した場合、本来、鋳型幅方向に平行に吐出するべき吐出流が、幅方向に対して傾いて吐出するため（特許文献４の図６参照）、吐出流が鋳型長辺へ衝突するときに著しい流速減衰が生じ、湯面における溶鋼流速が大きく低下することを知見した。そして特許文献４では、２つの手段によって吐出流の方向を調整することとしている。第１に、２つの吐出孔を鋳型長辺と平行な線から反旋回方向に２〜１０°振った状態となるように開設する（同文献の図７）。第２に、吐出孔の幅を浸漬ノズルの内径よりも小さい矩形状となした吐出孔の一方の側壁を、浸漬ノズルの内壁に沿う旋回流の旋回接線方向に倣って開孔し、対向する２つの吐出孔がノズル中心軸に対し点対称となるように開孔する（同文献の図８）。

特開平０７−３０３９４９号公報 特開２０００−２３７８５２号公報 特開２００１−１２９６４６号公報 特開２００２−２３９６９０号公報

塚口友一ら著「スラブ連続鋳造用旋回浸漬ノズルの開発」鉄と鋼Ｖｏｌ．９５（２００９）Ｎｏ．１，ｐｐ３３−４２ ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ（１９９７），８０９

特許文献４に記載のように、浸漬ノズル内に捩り板型旋回羽根を設置することによって浸漬ノズル内を流下する溶湯流に旋回流を形成した上で、浸漬ノズルの吐出孔の配置位置と方向を最適化することにより、２つの吐出孔からの吐出流量や吐出速度の変動が小さく安定しており、鋳型内に不均等な流動（片流れ）が生じ難い。一方で、浸漬ノズル内に設けた捩り板型旋回羽根は溶損しやすく、効果が持続しないという課題があった。旋回羽根が溶損したときに浸漬ノズルを交換することとすると、浸漬ノズルの寿命が短くなるという問題が生じる。

本発明は、特許文献４に記載の、浸漬ノズルの吐出孔の配置位置と方向を最適化することによる効果を享受しつつ、浸漬ノズルやスライディングゲートの寿命を短縮することなく、浸漬ノズル内を流下する溶湯流に旋回流を付与することのできる、連続鋳造用注湯装置を提供することを目的とする。

即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
［１］溶融金属を鋳型内に注湯するための連続鋳造用注湯装置であって、
溶融金属の流量を調整するスライディングゲートと、前記スライディングゲートの下方に設けられる浸漬ノズルとを有し、
前記スライディングゲートは溶融金属が通過する流路孔が形成された複数のプレートを有し、前記プレートのうちの少なくとも１枚のプレートは摺動が可能なスライド板であり、
それぞれのプレートにおける流路孔は、プレートの表面のうち、通過する溶融金属の上流側に位置する上流側表面に上流側表面開孔を形成し、下流側に位置する下流側表面に下流側表面開孔を形成し、上流側表面開孔図形の重心から下流側表面開孔図形の重心に向く方向を流路軸線方向とし、
プレートの摺動面に垂直な下流方向（以下「摺動面垂直下流方向」という。）と前記流路軸線方向とがなす流路軸線傾斜角度αが５°以上７５°以下であり、
前記流路軸線方向を摺動面に投影した方向を摺動面流路軸線方向と呼び、スライディングゲートを閉とするときに前記スライド板を摺動する方向を摺動閉方向と呼び、摺動閉方向に対し、前記摺動面流路軸線方向が、前記摺動面垂直下流方向に見て時計回りになす角度を流路軸線回転角度θ（±１８０度の範囲）と呼び、当該流路軸線回転角度θは、隣接するプレート間で異なっており、最も上流側のプレートのθをθ₁、その一つ下流側のプレートのθをθ₂、さらに一つ下流側のプレートのθをθ₃と順に番号を付け、Δθ_N＝θ_N−θ_N+1（Ｎは１以上の整数でプレートの枚数−１まで）としたとき、
角度Δθ_Nがいずれも１０°以上かつ１７０°未満であって浸漬ノズル内に反時計回り旋回流を形成し、又は角度Δθ_Nがいずれも−１７０°超かつ−１０°以下であって浸漬ノズル内に時計回り旋回流を形成する。
前記浸漬ノズルは、浸漬ノズル中心軸に対し点対称となるように底部近傍に開孔させた対向する２つの吐出孔を有し、吐出孔の幅を浸漬ノズル内径よりも小さい矩形状となるように形成すると共に、これらの吐出孔の一方の側壁を浸漬ノズル内壁に沿う旋回流の旋回接線方向に倣って開孔してなることを特徴とする連続鋳造用注湯装置。
［２］［１］に記載の注湯装置であって、前記浸漬ノズルは、［１］に記載の吐出孔に替え、浸漬ノズル中心軸に対し点対称となるように底部近傍に開孔させた対向する２つの吐出孔を有し、２つの吐出孔が鋳型長辺と平行な線から反旋回方向に２〜１０°振った状態となるように開孔してなることを特徴とする連続鋳造用注湯装置。
［３］前記吐出孔の垂直断面において、浸漬ノズル内孔と接する側の上壁断面形状が半径４０〜１８０ｍｍの円弧形状であり、浸漬ノズル内孔の内壁から吐出孔上壁に向って拡管状断面を有するように成形してなることを特徴とする［１］又は［２］に記載の連続鋳造用注湯装置。
［４］スライディングゲートを形成するプレートの数が２枚もしくは３枚でありスライド板が１枚であることを特徴とする、［１］から［３］までのいずれか１つに記載の連続鋳造用注湯装置。

溶融金属を鋳型内に注湯するための連続鋳造用注湯装置として本発明を用いることにより、浸漬ノズル内を流下する溶湯流に旋回流を形成した上で、２つの吐出孔からの吐出流量や吐出速度の変動が小さく安定しており、鋳型内に不均等な流動（片流れ）が生じ難く、浸漬ノズルやスライディングゲートの寿命を短縮することがない。

本発明の連続鋳造用注湯装置を示す概念断面図である。 本発明の連続鋳造用注湯装置のスライディングゲートを示す図であり、（Ａ）は上固定板、（Ｂ）はスライド板、（Ｃ）は下固定板のそれぞれ平面図、（Ｄ）はスライディングゲートと浸漬ノズルを組み合わせた正面図、（Ｅ）はＥ−Ｅ矢視図、（Ｆ）はＦ−Ｆ矢視断面図である。 本発明の連続鋳造用注湯装置のスライディングゲートを示す図であり、（Ａ）はＡ−Ａ矢視図、（Ｂ）はＢ−Ｂ矢視図、（Ｃ）はＣ−Ｃ矢視図、（Ｄ）はスライディングゲートと浸漬ノズルを組み合わせた正面図、（Ｅ）はＥ−Ｅ矢視図である。 本発明のスライディングゲート内の流れを示す図であり、（Ａ）はＡ−Ａ矢視図、（Ｂ）はＢ−Ｂ矢視図、（Ｃ）はＣ−Ｃ矢視図、（Ｄ）はスライディングゲートと浸漬ノズルを組み合わせた正面図、（Ｅ）はＥ−Ｅ矢視図である。 本発明の連続鋳造用注湯装置のスライディングゲートを示す図であり、（Ａ）は上固定板、（Ｂ）はスライド板、（Ｃ）はスライディングゲートと浸漬ノズルを組み合わせた正面図、（Ｄ）はＤ−Ｄ矢視図、（Ｅ）はＥ−Ｅ矢視断面図である。 本発明の連続鋳造用注湯装置のスライディングゲートを示す図であり、（Ａ）はＡ−Ａ矢視図、（Ｂ）はＢ−Ｂ矢視図、（Ｃ）はスライディングゲートと浸漬ノズルを組み合わせた正面図、（Ｄ）はＤ−Ｄ矢視図である。 本発明の上固定板の一例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は側面図、（Ｄ）はＤ−Ｄ矢視断面図である。 比較例のスライディングゲートを示す図であり、（Ａ）は上固定板、（Ｂ）はスライド板、（Ｃ）はスライディングゲートと浸漬ノズルを組み合わせた正面図、（Ｄ）はＤ−Ｄ矢視図、（Ｅ）はＥ−Ｅ矢視断面図である。 比較例のスライディングゲートを示す図であり、（Ａ）はＡ−Ａ矢視図、（Ｂ）はＢ−Ｂ矢視図、（Ｃ）はスライディングゲートと浸漬ノズルを組み合わせた正面図、（Ｄ）はＤ−Ｄ矢視図である。 従来のスライディングゲートを示す図であり、（Ａ）は上固定板、（Ｂ）はスライド板、（Ｃ）は下固定板のそれぞれ平面図、（Ｄ）はスライディングゲートと浸漬ノズルを組み合わせた正面図、（Ｅ）はＥ−Ｅ矢視図、（Ｆ）はＦ−Ｆ矢視断面図である。 従来のスライディングゲートを示す図であり、（Ａ）はＡ−Ａ矢視図、（Ｂ）はＢ−Ｂ矢視図、（Ｃ）はＣ−Ｃ矢視図、（Ｄ）はスライディングゲートと浸漬ノズルを組み合わせた正面図、（Ｅ）はＥ−Ｅ矢視図である。 本発明の連続鋳造用注湯装置の浸漬ノズルの１例を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ矢視正面断面図、（Ｃ）はＣ−Ｃ矢視平面断面図である。 本発明の連続鋳造用注湯装置の浸漬ノズルの１例を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ矢視正面断面図、（Ｃ）はＣ−Ｃ矢視平面断面図である。 本発明の連続鋳造用注湯装置の浸漬ノズルの１例を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ矢視正面断面図、（Ｃ）はＣ−Ｃ矢視平面断面図である。 本発明の連続鋳造用注湯装置の浸漬ノズルの１例を示す正面断面図である。

本発明は、図１に示すように、溶融金属を鋳型２２内に注湯するための連続鋳造用注湯装置２０であって、溶融金属の流量を調整するスライディングゲート１と、スライディングゲート１の下方に設けられる浸漬ノズル１１とを有する。スライディングゲート１において旋回流を形成し、溶融金属が浸漬ノズル内孔１２を旋回しつつ流下する。浸漬ノズル１１は、その底部近傍に開孔させた対向する２つの吐出孔１３を有し、浸漬ノズル内孔１２を流下する溶融金属が旋回流を形成しているにもかかわらず、２つの吐出孔１３からの吐出流が鋳型長辺に平行に吐出することを可能にしている。

以下、本発明の連続鋳造用注湯装置２０について、スライディングゲート１と浸漬ノズル１１をこの順に説明する。

《スライディングゲート》
まず、本発明のスライディングゲートについて、図１〜図１１に基づいて説明する。
鋼等の溶融金属の連続鋳造におけるタンディッシュ２１から鋳型２２への溶融金属２３の注入過程において、溶融金属２３の流量を調整する目的でスライディングゲート１が用いられる。２枚もしくは３枚のプレート２を重ねて構成されたスライディングゲート１において、各プレート２には流路孔６が設けられている。スライディングゲート１を構成するプレートのうちのスライド板４を摺動させ、各プレートの流路孔６の重なりによってスライディングゲート１が「開」となっているとき、流路孔６の上流側から下流側に向けて溶融金属が流通する。プレート２の摺動面３０に垂直で下流方向に向かう方向（摺動面垂直下流方向３２）は、上から下に向かって鉛直下方に向いている。

従来用いられているスライディングゲートにおいて、プレート２の流路孔６は、図１０、図１１に示すように、通常はその内周形状が円筒形であり、円筒の軸方向は摺動面垂直下流方向３２に平行に構成されている。これに対し本発明は、図２〜図９に示すように、流路孔６の向く方向を、摺動面垂直下流方向３２からある角度を持った斜孔とし、摺動面３０に投影した斜孔の方向を２枚ないしは３枚のプレートで異なった方向にしたものを適宜組み合わせることによって、スライディングゲート１及びその下流側の浸漬ノズル１１内部の溶融金属流について、下流側に向かう流れのみでなく、周方向流速を付加し旋回流を形成するのである。

流路孔６の断面形状として、通常は軸方向に垂直な断面が真円の円筒形状が用いられる。本発明のスライディングゲート１において、プレート２に形成される流路孔６は、円筒形状に限られるものではなく、また流路孔の軸方向についても、プレート内において変化するものであってもかまわない。そこでまず、プレート２に形成された流路孔６の軸線を定義することとする。

図１０によって、従来のスライディングゲート１の流路孔６について説明する。図１０のスライディングゲート１は、３枚のプレート２を有し、上流側から上固定板３、スライド板４、下固定板５からなる。各プレート２には、断面が真円の円筒形状であって、円筒の軸方向が摺動面３０に垂直下流方向（摺動面垂直下流方向３２）に向いた流路孔６が形成されている。各プレートの上流側表面を上流面７ｕ、下流側表面を下流面７ｄと呼ぶ。上流面７ｕにおいて流路孔６の内周面が形成する図形（上流側表面開孔）を上流開孔８ｕと呼ぶ。また、下流面７ｄにおいて流路孔６の内周面が形成する図形（下流側表面開孔）を下流開孔８ｄと呼ぶ。図１０に示す例では流路孔６の円筒形状の軸線が摺動面に垂直であるため、図１０（Ａ）〜（Ｃ）においては、上流開孔８ｕと下流開孔８ｄが重なっている。上流開孔８ｕ、下流開孔８ｄの形状をそれぞれ図形と見なすと、当該図形の重心を定義することができる。それぞれ、上流側表面開孔図形重心を上流開孔重心９ｕ、下流側表面開孔図形重心を下流開孔重心９ｄと呼ぶこととする。図１０に示す例では、上流開孔８ｕ、下流開孔８ｄともに図形形状が真円であるため、上流開孔重心９ｕ、下流開孔重心９ｄは真円図形の中心と一致している。次に、上流開孔重心９ｕと下流開孔重心９ｄを通過し、下流側に向く方向を、流路軸線方向１０と定義する。図１０に示す例では、流路軸線方向１０は摺動面垂直下流方向３２と同じ方向となる。図１０（Ｆ）おいて、一点鎖線で描写した線が流路軸線方向１０である。

次に図２によって、本発明のスライディングゲート１の流路孔６について説明する。図２のスライディングゲート１は、３枚のプレートを有し、上流側から上固定板３、スライド板４、下固定板５からなる。各プレートには、軸方向断面が真円の円筒形状であって、円筒の軸方向が摺動面垂直下流方向３２から傾いた方向となる流路孔６が形成されている。図２（Ａ）（Ｆ）により、上固定板３を例にとって説明する。図２（Ｆ）は図２（Ａ）のＦ−Ｆ矢視断面図である。円筒の軸方向と摺動面垂直下流方向３２とが傾いているため、図２（Ａ）において上流開孔８ｕと、下流開孔８ｄが異なった位置に描かれている。軸方向断面が真円で、軸方向が摺動面垂直下流方向３２から傾いた円筒形状であるため、上流開孔８ｕと下流開孔８ｄとはそれぞれ僅かに真円から外れた長円を形成している。ただし、図面上は便宜上真円として描画している。上流開孔８ｕと下流開孔８ｄそれぞれの図形の重心を上流開孔重心９ｕ、下流開孔重心９ｄとして定めることができる。さらに、上流開孔重心９ｕと下流開孔重心９ｄとを通過して下流側に向くように、流路軸線方向１０を定めることができる。図２（Ｆ）おいて、一点鎖線で描写した線が流路軸線方向１０である。図２に示す例では、流路軸線方向１０は、流路孔６を形成する、軸方向断面が真円の円筒形状の軸線方向と一致している。ここにおいて、プレートの摺動面に垂直な下流方向（摺動面垂直下流方向３２）と流路軸線方向１０とがなす角度を流路軸線傾斜角度αとおく。ここで、流路軸線方向を定めるのに円の中心ではなく開孔重心を用いているのは、開孔形状が真円でない場合にも普遍的に流路軸線方向を定義するためである。

図１０に示す例では、上固定板３の下流開孔８ｄとスライド板４の上流開孔８ｕ、スライド板４の下流開孔８ｄと下固定板５の上流開孔８ｕが、それぞれ一致するように、スライド板４の摺動位置が定まっており、即ちスライディングゲート１は全開の状態である（図１０（Ｄ）参照）。図１０に示すスライディングゲート１は、スライド板４を図の左方向に移動することにより、スライディングゲート１の開度を小さくすることができる。図１１は、図１０と同じスライディングゲート１について、開度を１／２とした状態を示している。スライド板４の位置をさらに図の左側に移動することにより、スライディングゲート１を全閉とすることができる。図２、図３に示す例でも同様である。図２はスライディングゲート１が全開であり、上固定板３の下流開孔８ｄとスライド板４の上流開孔８ｕ、スライド板４の下流開孔８ｄと下固定板５の上流開孔８ｕが、それぞれ一致するように、スライド板４の摺動位置が定まっている。図３は図２と同じスライディングゲート１について、スライディングゲート１の開度が１／２の状態を示している。そこで、スライディングゲート１を閉とするときにスライド板４を摺動する方向を、以下「摺動閉方向３３」と呼ぶ。

図２に示す本発明の例では、流路軸線方向１０が摺動面垂直下流方向３２に対して流路軸線傾斜角度αで傾いているため、流路軸線方向１０を摺動面に投影した方向を摺動面流路軸線方向３１としたとき、摺動面流路軸線方向３１を定めることができる。図２（Ａ）〜（Ｃ）、（Ｆ）それぞれ、摺動面流路軸線方向３１を細線矢印で示している。なお、図２（Ａ）〜（Ｃ）では、摺動面流路軸線方向３１は流路軸線方向１０と重なっている。また、図１０に示す例では、流路軸線方向１０が摺動面垂直下流方向３２を向いているため、図１０（Ａ）〜（Ｃ）には摺動面流路軸線方向３１が現れない。

次に、摺動面流路軸線方向３１と摺動閉方向３３との間の角度関係について定義する。摺動閉方向３３に対し、摺動面流路軸線方向３１が、摺動面垂直下流方向３２に見て時計回りになす角度を流路軸線回転角度θと呼ぶ。流路軸線回転角度θは、±１８０°の範囲の角度として定義する。即ち、摺動面流路軸線方向３１が、摺動面垂直下流方向３２に見て時計回りに＋１８０°を超える角度（θ’）となったときには、「θ＝θ’−３６０°」として、角度θをマイナスの値として定める。角度θの下添え字として、最も上流側のプレートのθをθ₁、その一つ下流側のプレートのθをθ₂、さらに一つ下流側のプレートのθをθ₃と順に番号を付ける。代表してθ_Nと表現するとき、Ｎは１以上の整数でスライディングゲート１のプレート枚数までの数値を意味する。図２に示す例では、上固定板３は角度θ₁＝−４５°、スライド板４は角度θ₂＝＋９０°、下固定板５は角度θ₃＝−１３５°となる。

さらに、スライディングゲート１において、相互に接する２枚のプレート間の流路軸線回転角度の関係について以下のように定義する。即ち、Δθ_N＝θ_N−θ_N+1としてΔθ_Nを定める。Δθ_Nは、上記θ_Nと同様、±１８０度の範囲の角度として定義する。即ち、Δθ_Nが＋１８０°を超える角度（Δθ_N’）となったときには、「Δθ_N＝Δθ_N’−３６０°」として、Δθ_Nをマイナスの値として定める。また、Δθ_Nが−１８０°未満の角度（Δθ_N’）となったときには、「Δθ_N＝Δθ_N’＋３６０°」として、Δθ_Nをプラスの値として定める。これにより、Δθ_Nは±１８０°の範囲内の数字となる。ここで、Δθ_Nが０°超＋１８０°未満の場合には、上流から下流に向けて、流路軸線回転角度θ_Nが反時計回りに変化していることを示す。逆に、Δθ_Nが−１８０°超０°未満の場合には、上流から下流に向けて、流路軸線回転角度θ_Nが時計回りに変化していることを示す。図２に示す例では、Δθ₁＝θ₁−θ₂＝−１３５°、Δθ₂’＝θ₂−θ₃＝２２５°であるからΔθ₂＝Δθ₂’−３６０°＝−１３５°となる。Δθ₁、Δθ₂いずれも−１８０〜０°の範囲内にあるので、流路軸線回転角度が時計回りに変化していることを示す。

以上のような準備のもと、本発明のスライディングゲート１が具備すべき条件とその理由について説明する。

従来のスライディングゲート１においては、図１０、図１１に示すように、流路軸線方向１０が摺動面に垂直であり、即ち流路軸線傾斜角度αが０°であり、傾きを有していなかった。それに対して本発明は、流路軸線方向１０が摺動面垂直下流方向３２に対して傾いており、流路軸線傾斜角度αが０°ではないことを第１の特徴とする。流路軸線が摺動面垂直下流方向３２に対して傾いていることから、プレート内を流れる溶融金属は、摺動面垂直下流方向３２の速度成分のみならず、摺動面垂直下流方向３２に対して直角の速度成分（水平方向の速度成分）を有することとなる。本発明においては、流路軸線傾斜角度αが５°以上７５°以下である。角度αを５°以上とすることにより、溶融金属は十分な水平方向の速度成分を持つこととなり、下記に示すように浸漬ノズル内における旋回流の形成を可能とする。角度αは、好ましくは１５°以上、より好ましくは２５°以上である。一方、角度αが大きすぎると耐火物の強度確保や損耗抑制の観点から好ましくないので、角度αを７５°以下とする。角度αは、好ましくは６５°以下、より好ましくは５５°以下である。

連続鋳造中のスライディングゲート１の開口状況について、タンディッシュ内の湯面レベルが一定で、一定鋳造速度で鋳造を行っている定常状態においては、スライディングゲートの開口を全開（図１０参照）とするのではなく、開度を絞った状態（図１１参照）で鋳造が行えるよう、スライディングゲート流路孔断面積の選択が行われている。図１１はスライディングゲート１の開度が１／２である。この場合、スライディングゲート１の開口面積は、真円である流路孔の断面積の０．３１倍と計算される。定常の連続鋳造中において、このように絞られた小断面が開口面積となる結果、スライディングゲート１のスライド板４よりも下流側については、流路内を小断面の高速な流れが流れていく状況となる。

図３は、図２に示す形状の本発明のスライディングゲート１（開度全開）の開度を変更し、開度を１／２としたときのスライディングゲートを示している。図３（Ａ）はＡ−Ａ矢視図であり、上固定板３の下流開孔８ｄが一部実線、一部破線で描かれており、スライド板４については上流開孔８ｕ（４）のみが同じく一部実線、一部破線で描かれている。図３（Ｂ）はＢ−Ｂ矢視図であり、スライド板４の上流開孔８ｕが全部実線、下流開孔８ｄが一部実線、一部破線で描かれており、下固定板５の上流開孔８ｕが同じく一部実線、一部破線で、下流開孔８ｄが全部破線で描かれている。図３（Ｃ）はＣ−Ｃ矢視図であり、下固定板５の上流開孔８ｕが全部実線、下流開孔８ｄが一部実線、一部破線で描かれている。

図３に示すように開度を１／２としたときの、スライディングゲートの流路孔内及び浸漬ノズル内の溶融金属の流れについて、図４に基づいて説明を行う。図４において、図４（Ａ）はＡ−Ａ矢視図であり、上固定板３の下流開孔８ｄが一部実線、一部破線で描かれており、スライド板４については上流開孔８ｕのみが同じく一部実線、一部破線で描かれている。図４（Ｂ）はＢ−Ｂ矢視図であり、上固定板３の下流開孔８ｄ（３）の位置が２点鎖線で示され、スライド板４の上流開孔８ｕが全部実線、下流開孔８ｄが一部実線、一部破線で描かれており、下固定板５の上流開孔８ｕが同じく一部実線、一部破線で、下流開孔８ｄが全部破線で描かれている。図４（Ｃ）はＣ−Ｃ矢視図であり、スライド板４の下流開孔８ｄ（４）の位置が２点鎖線で示され、下固定板５の上流開孔８ｕが全部実線、下流開孔８ｄが一部実線、一部破線で描かれている。また、溶融金属の流線１８が、図４（Ａ）〜（Ｃ）には太線矢印で、（Ｄ）（Ｅ）には太破線矢印で示されている。

図２、図３のスライディングゲート１については、前述のように、隣接する流路軸線回転角度θ_Nの差Δθ_Nは、Δθ₁＝Δθ₂＝−１３５°であって、いずれもΔθ_Nが−１８０°超０°未満であるから、上流から下流に向けて、流路軸線回転角度θ_Nが時計回りに変化していることを示す。上固定板３の流路孔６内を流れる溶融金属流は、図４（Ａ）に示すように、上固定板３の流路軸線方向１０に沿って流れる。上固定板３とスライド板４の接触面では、上固定板３の下流開孔８ｄ（図４（Ｂ）の２点鎖線）とスライド板４の上流開孔８ｕ（図４（Ｂ）の実線）との重なり部（開口部）の小断面内を下流側に流下する。スライド板４の流路孔６内においては、上固定板３の下流開孔８ｄ（図４（Ｂ）の２点鎖線）とスライド板４の上流開孔８ｕ（図４（Ｂ）の実線）との重なり部（開口部）の小断面から流出した溶融金属流は、図４（Ｂ）に流線１８を示すように、スライド板４の流路孔６の内側壁面（円筒面）に沿った旋回流を形成し、下流側の、スライド板４の下流開孔８ｄ（図４（Ｃ）の２点鎖線）と下固定板５の上流開孔８ｕ（図４（Ｃ）の実線）との重なり部（開口部）の小断面から、さらに下固定板５の流路孔６内に流出する。下固定板５の流路孔６内では、図４（Ｃ）に流線１８を示すように、下固定板５の流路孔６の内側壁面（円筒面）に沿った旋回流を形成し、そのまま、下流側の浸漬ノズル１１内に流出し、図４（Ｄ）（Ｅ）に示すように、流路内で流線１８は旋回流を維持したまま、浸漬ノズル１１内を下流側に移動していく。

図１１に示すような従来のスライディングゲート１を用いた場合、スライディングゲート１の開口部から流出する際に溶融金属流が有している運動エネルギーのすべてが下流方向に向かう流速に費やされている。それに対して、図３に示すような本発明のスライディングゲート１を用いた場合、スライディングゲート１から流出する際に、溶融金属流の運動エネルギーは下流方向に向かう流速と旋回して浸漬ノズルの内周面を旋回する旋回速度とに分散されるので、図１１に示す従来のスライディングゲート１と比較し、下流方向に向かう流速を抑制することが可能となる。

スライディングゲート１の流路孔６内に旋回流を形成し、スライディングゲート下流側の浸漬ノズル内においても旋回流を形成するための、隣接するプレートの流路軸線回転角度θ_N相互間の差である角度Δθ_Nの条件について説明する。前述のように、Δθ_Nは±１８０°の範囲内の角度として定義されている。ここにおいて、Δθ_N＝−１０°超かつ＋１０°未満の場合には、流路軸線回転角度θ_Nとθ_N+1の差異が小さすぎ、旋回流を形成できない。一方、Δθ_Nが＋１７０°以上又は−１７０°以下の場合、Δθ_Nの絶対値が大きすぎ、かえって旋回流の形成を阻害することとなる。スライディングゲート１が２枚のプレートを有する場合、Δθ₁のみが定義され、当該Δθ₁が上記条件を満たしていればいい。スライディングゲート１が３枚以上のプレートを有する場合、Δθ₁に加え、Δθ₂、さらにはそれ以上のΔθ_Nが定義される。そして、Δθ_Nがいずれも１０°以上かつ１７０°未満、又は角度Δθ_Nがいずれも−１７０°超かつ−１０°以下であることが必要である。これにより、プレートの１枚目と２枚目の流路軸線方向１０が時計回りに変化するときには３枚目以降についても同じように時計回りに変化し、プレートの１枚目と２枚目の流路軸線方向１０が反時計回りに変化するときには３枚目以降についても同じように反時計回りに変化するので、スライディングゲート内で旋回流を有効に形成することが可能となる。Δθ_Nのより好ましい範囲は、３０°以上、１６５°未満、又は−１６５°超、−３０°以下である。

スライディングゲート１を形成するプレートの数は、２枚もしくは３枚であると好ましい。図２〜図４に示す例は、上述のとおり、プレートの数が３枚の場合である。図５、図６は、プレートの数が２枚であり、上流側から１枚目が上固定板３、２枚目がスライド板４を構成している。図５は開度が全開、図６は開度が１／２の場合である。α＝５１．９５°、θ₁＝−２６．５７°、θ₂＝＋２６．５７°であり、Δθ₁＝−５３．１４°であって、時計回りの旋回流を形成することができる。スライディングゲート１を形成するプレートの数が２枚もしくは３枚であると好ましい理由は、スライディングゲートの絞り機構発現には最低２枚のプレートが必要であり、４枚以上のプレートは流量調整に不要で、プレート数の増加に伴いコストが上昇するからである。

プレートに形成する流路孔６については、図７に示すような形状の流路孔６とすることもできる。図７は上固定板３の一例を示す。プレートの上流面７ｕから厚みの途中までは、流路孔６の形状は、断面真円の円筒形状であって、円筒の軸線が摺動面垂直下流方向３２に向いている。プレートの下流面７ｄから厚みの途中までは、流路孔６の形状は、断面真円の円筒形状であって、円筒の軸線が摺動面垂直下流方向３２から傾斜して形成されている。プレートの厚み途中において、上流面７ｕからの流路孔６と下流面７ｄからの流路孔６が段差なく接続されている。このような形状の流路孔６を有するプレートにおいても、図７（Ｄ）に示すように、上流側表面開孔図形の重心（上流開孔重心９ｕ）から下流側表面開孔図形の重心（下流開孔重心９ｄ）に向く方向を流路軸線方向１０として定義することができる。

なお、スライディングゲート１を構成するプレートの厚みは同一でもよいが、スライド板４が最も薄いなどプレート毎に厚みが異なっていても構わない。また、スライディングゲート各プレートの入口および出口の流路孔形状は同じ大きさの円でもよいが、これが楕円もしくは長円であっても、本発明の規定を満たす限りにおいては、旋回流を得ることが可能である。あるいはその開孔面積が各プレートの入口および出口で異なっていても構わない。

角度αについては、上固定板３の上部では０°、下部では３０°といった具合に、途中から角度を付与しても構わない。また、徐々に角度を変更することも可能である。αは、全てのプレートで同一であっても異なっていても構わない。

《浸漬ノズル》
次に、連続鋳造用注湯装置２０のうち、スライディングゲート１の下方に設けられる浸漬ノズル１１について、図１、図１２〜図１４に基づいて説明する。

上記説明した本発明のスライディングゲート１を用い、その下方に浸漬ノズル１１を設置したとき、浸漬ノズル内孔１２には旋回流が形成される。この場合前述のように、通常の吐出孔を有する浸漬ノズルを使用すると、特許文献４に記載のように、ノズル内で遠心方向に押しまわされる旋回流は吐出孔全面で不均一な流速分布を形成し、本来、鋳型短辺に向かって鋳型長辺に平行に吐出するべき流れが、鋳型長辺に向いて吐出する（特許文献４の図６参照）。その結果、鋳型長辺の衝突時に著しい流速減衰が生じ、湯面における溶鋼流速が大きく低下する。この旋回流に起因する吐出方向の振れによる悪影響は、以下のようにすることで、払拭される。

すなわち、底部近傍に対向する２つの吐出孔１３を有した連続鋳造用浸漬ノズル１１を、上記本発明のスライディングゲート１の下流側に設置した際、２つの吐出孔１３からの吐出流が矩形断面鋳型の長辺と平行（幅方向２５）に吐出するように、吐出孔１３の配置について、下記第１の形態、又は第２の形態を採用する。

まず、第１の形態について図１２に基づいて説明する。

第１の形態において、本発明に係る浸漬ノズル１１は、浸漬ノズル中心軸に対し点対称となるように底部近傍に開孔させた対向する２つの吐出孔１３を有し、吐出孔１３の幅Ｗを浸漬ノズル内径Ｒよりも小さい矩形状となるように形成すると共に、これらの吐出孔１３の一方の側壁１４を浸漬ノズル内壁１５に沿う旋回流１７の旋回接線方向に倣って開孔する。以下、詳細に説明する。

吐出孔１３は、浸漬ノズル１１の側面に開孔している。吐出孔１３の中心軸に垂直な面における断面形状を矩形状とする。矩形状とは、図１２（Ａ）に示すように、正方形又は長方形の形状であって、断面形状のコーナー部にＲ形状を有していても良い。
吐出孔断面形状を矩形状とする理由は、旋回により浸漬ノズル内円筒壁面を沿って流れる溶鋼がその周方向速度を保ったまま矩形型の吐出孔の縦辺に沿って吐出されることで、吐出流が鋳型短辺に向かって鋳型長辺に平行に吐出されるからである。例えば、円形の吐出孔とした場合、上記の浸漬ノズル内円筒壁面を沿う周方向の流れの大部分が円形吐出孔で減衰され、吐出流が鋳型短辺に向かって鋳型長辺に平行に吐出されにくい。
吐出孔１３は浸漬ノズル１１の底部近傍の側面に開孔する。底部近傍とは、鋳型内の溶湯に浸漬した浸漬ノズルにおいて、吐出孔１３の全体が溶湯中に浸漬することができる位置を意味する（図１参照）。

図１２（Ｃ）は、第１の形態を示す浸漬ノズルの平面断面図である。図１２に示す例では、浸漬ノズル内孔１２を流下する溶湯流は時計回りの旋回流１７を形成している。図１２（Ｃ）の右側に開孔する右側吐出孔１３Ｒは、吐出方向左側に位置する左側面（一方の側壁１４）が、接点１６において浸漬ノズル内壁１５に接するように配置されている。同じく図１２（Ｃ）の左側に開孔する左側吐出孔１３Ｌについても、吐出方向左側に位置する左側面（一方の側壁１４）が、接点１６において浸漬ノズル内壁１５に接するように配置されている。このような配置について、「吐出孔の一方の側壁を浸漬ノズル内壁に沿う旋回流の旋回接線方向に倣って開孔」と表現している。２つの吐出孔１３をこのように配置することにより、浸漬ノズル内壁１５に沿って回転する時計回りの旋回流１７は、２つの吐出孔１３それぞれにおいて、旋回流１７が何ら旋回エネルギーを損失することなく、吐出孔１３から吐出することができる。また、２つの吐出孔１３は、浸漬ノズル中心軸に対し点対称となるように配置する。これにより、２つの吐出孔（１３Ｒ、１３Ｌ）それぞれの一方の側壁１４（図に示す例では吐出方向左側の側壁）は互いに平行になるので、平行な方向を鋳型長辺の幅方向２５と平行に配置することにより、鋳型内において、吐出孔１３からの吐出流を長辺に平行な流れとすることができる。

吐出孔１３の幅Ｗを浸漬ノズル内径Ｒよりも小さい矩形状としているので、図１２（Ｃ）に示す２つの吐出孔（１３Ｒ、１３Ｌ）それぞれの吐出方向右側に位置する右側面（他方の側壁）が、浸漬ノズル内壁と交差するように配置されることとなる。

本発明の第１の形態においては、吐出孔周辺への非金属介在物付着が少なくなることが知られている（特許文献４）。

次に、第２の形態について、図１３に基づいて説明する。

第２の形態において、図１３（Ｃ）に示すように、本発明に係る浸漬ノズル１１を、２つの吐出孔１３それぞれの中心軸と鋳型長辺（幅方向２５）と平行な線との間の振り角（ノズルの振り角φ）を、反旋回方向に２〜１０°振った状態となるように設置する。これにより、２つの吐出孔１３からの吐出流が矩形断面鋳型の長辺（幅方向２５）と平行に吐出するようにすることができる。吐出孔からの吐出流と長辺との振り角の関係は、旋回速度や吐出孔形状、ノズル肉厚（吐出孔壁の厚み）等の影響を受けて変動する。従って、ノズルの振り角φの調整に際しては、吐出溶鋼の振り角を見ながら、ノズルの振り角φを反旋回方向に２〜１０°の範囲内で調整することが望ましい。なお、吐出孔側壁角度が一定でない場合（例えば、末広がりの吐出孔）の吐出孔振れ角は、側壁角度平均値に対して定義するものとする。

上記第１の形態、第２の形態のいずれにおいても、吐出孔１３の上壁２４については、図１４に示すように、直線状の上壁２４であって、吐出孔１３の吐出方向に平行な上壁２４とすることができる。一方、本発明においてより好ましくは、図１２、図１３に示すように、吐出孔１３の上壁２４を半径が４０ｍｍ以上、１８０ｍｍ以下の円弧状となし、浸漬ノズル内孔１２の内壁１５から吐出孔１３上壁２４に向って拡管状断面を有するように成形する。これにより、吐出孔上部への非金属介在物の付着が少なくなる。即ち、本発明の連続鋳造用注湯装置のより好ましい態様においては、吐出孔１３の垂直断面において、浸漬ノズル内孔１２と接する側の上壁２４断面形状が半径４０〜１８０ｍｍの円弧形状であり、ノズル内孔１２の内壁１５から吐出孔１３の上壁２４に向って拡管状断面を有するように成形してなることを特徴とする。

上記第１の形態、第２の形態のいずれにおいても、浸漬ノズル内に溶融金属の旋回流が形成され、旋回流に作用する遠心力により２つの吐出孔に強制的に吐出流を分配するので、対称位置にある各吐出孔からの吐出流量が均等になる利点を有する。しかしながら、鋳込の進行とともに非金属介在物が付着して旋回流が不均等になると、各吐出孔からの吐出流量に差異が生じる場合がある。このような場合にも、図１４〜図１５に示すように、ノズル底部に深さが５〜３０ｍｍの滝壷状凹部１９を有していると、比較的均等な吐出流量分配を維持できる。これは、滝壷状凹部１９が偏った流れを再分配する作用を有するためである。この際、吐出孔１３からの吐出角度ψは、図１４に示すように水平（ψ＝０°）としてもよいが、図１５に示すように、吐出角度ψを下向き１５°以上、４０°以下に調整することが望ましい。吐出孔１３からの吐出角度ψが下向き１５°より浅いと鋳型短辺からの反転流と干渉し大きな湯面変動を生じることがある。湯面変動の増大は凝固シェルヘの非金属介在物付着やモールドパウダー巻き込み等の鋳片表面欠陥を発生させる。一方、旋回流ノズルの吐出孔からの吐出角度ψが下向き４０°より深すぎる場合には、各吐出孔からの吐出流量が均等になる利点を有する旋回流ノズルを適用しているにもかかわらず、鋳型内流動に自励振動的片流れが発生し、流れが偏った側の湯面が大きく変動することがある。旋回流ノズルの吐出孔からの吐出角度ψが上記好適範囲内であれば、吐出流と鋳型短辺からの反転流との干渉が少なく、湯面変動に大きな影響を与えない。最も望ましい吐出孔からの吐出角度ψは下向き２０°以上、３０°以下である。

取鍋溶鋼量が３５０トンのスラブ連続鋳造装置（２ストランド）において、本発明を適用した。タンディッシュ容量は５０トンであり、タンディッシュの底部に連続鋳造用注湯装置を設ける。連続鋳造用注湯装置は、溶融金属の流量を調整するスライディングゲートと、スライディングゲートの下方に設けられる浸漬ノズルとを有する。スライディングゲートは溶融金属が通過する流路孔が形成された３枚のプレートを有し、中央のプレートは摺動が可能なスライド板である。浸漬ノズルは、浸漬ノズル中心軸に対し点対称となるように底部近傍に開孔させた対向する２つの吐出孔を有する。

スライディングゲートとして、浸漬ノズル内で旋回流を形成する本発明のスライディングゲート（以下「本発明ゲート」という。）と、従来から用いられている通常のスライディングゲート（以下「通常ゲート」という。）とを準備した。プレート厚みは、本発明ゲート、通常ゲートのいずれも３５ｍｍであり、プレートの流路孔径は、本発明ゲートがφ８０ｍｍ、通常ゲートがφ７５ｍｍである。
プレート２の摺動面３０に垂直な下流方向（摺動面垂直下流方向３２）と流路軸線方向１０とがなす流路軸線傾斜角度αについては、上固定板３のαをα₁、スライド板４のαをα₂、下固定板５のαをα₃と順に番号を付ける。摺動面流路軸線方向３１が摺動面垂直下流方向３２に見て時計回りになす角度である流路軸線回転角度θについても同様に、上固定板３、スライド板４、下固定板５それぞれのθをθ₁、θ₂、θ₃と順に番号を付ける。

本発明ゲートは、図２〜図４に示す形状を有し、α₁＝α₃＝３５．５３１°、α₂＝３２°であり、θ₁＝３６．１０１°、θ₂＝９０°、θ₃＝−１４３．８９９°（３６．１０１−１８０）であり、浸漬ノズル内孔に流下する溶鋼流に時計回りの旋回流を形成する。通常ゲートは、図１０、１１に示す形状を有し、α₁＝α₂＝α₃＝０°であり、θ₁、θ₂、θ₃は値がない。

浸漬ノズルとして、３種類のノズル（本発明旋回用ノズル、羽根付き旋回用ノズル、通常ノズル）を準備した。浸漬ノズル内孔の内径はいずれも、浸漬ノズル上方でφ１００ｍｍ、中間位置より下方でφ８０ｍｍであり、浸漬ノズル外径はφ１５５ｍｍである。吐出孔はいずれも、幅Ｗが５５ｍｍ、上下長さが吐出孔出口で９０ｍｍの矩形形状であり、吐出角度ψが下向き１０°である。また、浸漬ノズルの内孔と接する側の上壁断面形状が半径６０ｍｍの円弧形状であり、ノズル孔内壁から吐出孔上壁に向って拡管状断面を有するように成形してなる。滝壷状凹部１９を有し、高さは１０ｍｍである。

本発明旋回ノズルと羽根付き旋回ノズルは、同じ吐出孔を有している。本発明旋回ノズルと羽根付き旋回ノズルの吐出孔は、図１２に示す形状であり、浸漬ノズル中心軸に対し点対称となるように底部近傍に開孔させた対向する２つの吐出孔を有し、吐出孔の幅は浸漬ノズル内径よりも小さい矩形状であり、これらの吐出孔の一方の側壁を浸漬ノズル内壁に沿う旋回流の旋回接線方向に倣って開孔している。即ち、旋回流が時計回りであることから、図１２（Ｃ）の右側に開孔する右側吐出孔１３Ｒは、吐出方向左側に位置する左側面（一方の側壁１４）が、接点１６において浸漬ノズル内壁１５に接するように配置されている。
羽根付き旋回ノズルについては、吐出孔の形状が上記本発明旋回ノズルと同一であることに加え、浸漬ノズル内孔の上部に、特許文献４の図３に記載されているような旋回羽根を有している。

通常ノズルについては、平面視において吐出孔の中心軸が浸漬ノズルの中心軸と交差する形状であり、その他の形状については本発明旋回ノズルと同様である。

連続鋳造中における、鋳型内溶鋼の不均一な流れ（片流れ）の状況を定量的に評価するため、「湯面位置標準偏差」指標を導入した。鋳型内の短辺から約４００ｍｍ位置の湯面レベルを、渦流センサで連続的に計測した。鋳造速度１．６ｍ／ｍｉｎの一定速度で連続鋳造を行い、湯面レベルを５分間計測し、湯面レベルの標準偏差を算出し、「湯面位置標準偏差」とした。単位はｍｍである。

連続鋳造用注湯装置の耐久性について、連続鋳造用注湯装置耐火物を交換なしで使用できる最長の鋳込み時間（以下「交換なし鋳込み時間」）に基づいて評価した。連続鋳造用注湯装置のスライディングゲートとして通常ゲートを用い、浸漬ノズルとして通常ノズルを用いた条件（試験条件Ｄ）における交換なし鋳込み時間を基準（１．０）とし、各条件の交換なし鋳込み時間を指数化し、「耐久性指数」とした。

連続鋳造用注湯装置として使用したスライディングゲート、浸漬ノズルの条件、鋳造結果について表１に示す。

従来例である試験条件Ｄでは、湯面位置標準偏差が２．８、耐久性指標は１．０（基準）であった。試験条件Ｂは、浸漬ノズルとして羽根付き旋回ノズルを用いた結果として、湯面位置標準偏差は１．０と良好であったが、旋回羽根の溶損が早期に進行したことから、耐久性指標が０．５と不良であった。試験条件Ｃ（参考例）は、本発明ゲートを用いた結果として浸漬ノズル内孔に旋回流は形成できたものの、吐出孔形状が通常の吐出孔であったため、ノズル内で遠心方向に押しまわされる旋回流は吐出孔全面で不均一な流速分布を形成したと考えられ、その結果、時折吐出流が長辺にぶつかる挙動を見せたためか、旋回の無い試験条件Dに比べると標準偏差は低位なものの、湯面位置標準偏差は１．５にとどまった。

本発明例である試験条件Ａは、浸漬ノズル内での旋回流の効果を十分に享受し、両吐出流の変動が小さいため片流れが少なく、吐出孔全面で均一な流速分布を形成したため吐出流は長辺にぶつかることなく短辺に向かって流れ、湯面位置標準偏差が１．１と良好であった。
また、スライディングゲートとして本発明の旋回ゲートを用いた結果として、スライディングゲートでの溶鋼流れのよどみ部が少ないため、地金付き、閉塞が発生しづらく、操業上の問題が生じることなく、長時間にわたって鋳込みを継続することができた。さらに、吐出孔形状を本発明の吐出孔形状としたことから、吐出後部でのよどみ部が少なく、耐久性指標が１．３であって最良の結果を得ることができた。

１ スライディングゲート
２ プレート
３ 上固定板
４ スライド板
５ 下固定板
６ 流路孔
７ｕ 上流面（上流側表面）
７ｄ 下流面（下流側表面）
８ｕ 上流開孔（上流側表面開孔）
８ｄ 下流開孔（下流側表面開孔）
９ｕ 上流開孔重心（上流側表面開孔図形重心）
９ｄ 下流開孔重心（下流側表面海溝図面重心）
１０ 流路軸線方向
１１ 浸漬ノズル
１２ 浸漬ノズル内孔
１３ 吐出孔
１４ 一方の側壁
１５ 内壁
１６ 接点
１７ 旋回流
１８ 流線
１９ 滝壷状凹部
２０ 連続鋳造用注湯装置
２１ タンディッシュ
２２ 鋳型
２３ 溶融金属
２４ 上壁
２５ 幅方向
３０ 摺動面
３１ 摺動面流路軸線方向
３２ 摺動面垂直下流方向
３３ 摺動閉方向
α 流路軸線傾斜角度
θ 流路軸線回転角度
φ 振り角
ψ 吐出角度

Claims (4)

1. 溶融金属を鋳型内に注湯するための連続鋳造用注湯装置であって、
   溶融金属の流量を調整するスライディングゲートと、前記スライディングゲートの下方に設けられる浸漬ノズルとを有し、
   前記スライディングゲートは溶融金属が通過する流路孔が形成された複数のプレートを有し、前記プレートのうちの少なくとも１枚のプレートは摺動が可能なスライド板であり、
   それぞれのプレートにおける流路孔は、プレートの表面のうち、通過する溶融金属の上流側に位置する上流側表面に上流側表面開孔を形成し、下流側に位置する下流側表面に下流側表面開孔を形成し、上流側表面開孔図形の重心から下流側表面開孔図形の重心に向く方向を流路軸線方向とし、
   プレートの摺動面に垂直な下流方向（以下「摺動面垂直下流方向」という。）と前記流路軸線方向とがなす流路軸線傾斜角度αが５°以上７５°以下であり、
   前記流路軸線方向を摺動面に投影した方向を摺動面流路軸線方向と呼び、スライディングゲートを閉とするときに前記スライド板を摺動する方向を摺動閉方向と呼び、摺動閉方向に対し、前記摺動面流路軸線方向が、前記摺動面垂直下流方向に見て時計回りになす角度を流路軸線回転角度θ（±１８０度の範囲）と呼び、当該流路軸線回転角度θは、隣接するプレート間で異なっており、最も上流側のプレートのθをθ₁、その一つ下流側のプレートのθをθ₂、さらに一つ下流側のプレートのθをθ₃と順に番号を付け、Δθ_N＝θ_N−θ_N+1（Ｎは１以上の整数でプレートの枚数−１まで）としたとき、
   角度Δθ_Nがいずれも１０°以上かつ１７０°未満であって浸漬ノズル内に反時計回り旋回流を形成し、又は角度Δθ_Nがいずれも−１７０°超かつ−１０°以下であって浸漬ノズル内に時計回り旋回流を形成し、
   前記浸漬ノズルは、浸漬ノズル中心軸に対し点対称となるように底部近傍に開孔させた対向する２つの吐出孔を有し、吐出孔の幅を浸漬ノズル内径よりも小さい矩形状となるように形成すると共に、これらの吐出孔の一方の側壁を浸漬ノズル内壁に沿う旋回流の旋回接線方向に倣って開孔してなることを特徴とする連続鋳造用注湯装置。
2. 請求項１に記載の注湯装置であって、前記浸漬ノズルは、請求項１に記載の吐出孔に替え、浸漬ノズル中心軸に対し点対称となるように底部近傍に開孔させた対向する２つの吐出孔を有し、２つの吐出孔が鋳型長辺と平行な線から反旋回方向に２〜１０°振った状態となるように開孔してなることを特徴とする連続鋳造用注湯装置。
3. 前記吐出孔の垂直断面において、浸漬ノズル内孔と接する側の上壁断面形状が半径４０〜１８０ｍｍの円弧形状であり、浸漬ノズル内孔の内壁から吐出孔上壁に向って拡管状断面を有するように成形してなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の連続鋳造用注湯装置。
4. スライディングゲートを形成するプレートの数が２枚もしくは３枚でありスライド板が１枚であることを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の連続鋳造用注湯装置。

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